Эволюция – не слепой случай: ученые обнаружили скрытый «компас» в геноме

Долгое время биология рассматривала эволюцию как процесс, напоминающий блуждание по темной комнате: естественный отбор лишь возводит виды на доступные пики выживаемости, а дальнейший путь определяется чистой случайностью. Однако новое исследование биологов из израильского Техниона, опубликованное в авторитетном журнале PNAS, переворачивает это представление.

Эволюция – не слепой случай: ученые обнаружили скрытый «компас» в геноме

Ученые смоделировали так называемый «ландшафт приспособленности» – трехмерную карту, где вершины соответствуют максимальной адаптации организма к среде. Традиционно считалось, что достигнув такой вершины, популяция начинает дрейфовать хаотично, поскольку все точки на плато дают одинаковое преимущество. Но реальность оказалась сложнее и упорядоченнее.

Исследователи под руководством Наамы Бреннер продемонстрировали феномен «направленного дрейфа». Оказавшись на плато максимальной приспособленности, организмы самопроизвольно смещаются не куда угодно, а в сторону наиболее плоских и обширных его областей. Это движение происходит без какого-либо дополнительного стимула или преимущества для выживания.

Причина кроется в геометрии самого ландшафта. Плоские области представляют собой своего рода «эволюционные гавани»: здесь генетические мутации с меньшей вероятностью разрушают отлаженный механизм функционирования организма. Популяция, оказавшаяся в такой зоне, приобретает скрытую устойчивость и жизнестойкость просто как побочный эффект своего местоположения в пространстве признаков.

Этот вывод был получен с помощью математической модели, учитывающей естественный отбор и мутационную изменчивость на протяжении сотен поколений. Результаты показали, что взаимодействие между вариативностью внутри группы и геометрией ландшафта создаёт детерминистическую предвзятость, направляя эволюцию по определенному руслу даже в отсутствие внешнего давления.

Открытие имеет двойной резонанс. Во-первых, оно заставляет пересмотреть интерпретацию нейтральных изменений в палеонтологической летописи. То, что казалось случайным шумом, может быть следствием этого скрытого «компаса». Во-вторых, принципы поиска устойчивых состояний могут найти применение в системах глубокого обучения, где нейросети также стремятся к более пологим минимумам функции ошибки для повышения обобщающей способности.

Читайте также

«Оземпик» продлил жизнь старым мышам на 100 дней

«Оземпик» продлил жизнь старым мышам на 100 дней

Ученых шокировала змея, охотящаяся с помощью фальшивого паука на хвосте

Ученых шокировала змея, охотящаяся с помощью фальшивого паука на хвосте

Стартап Hylenr Technologies заявил об обнаружении 32 элементов после эксперимента с ядерным синтезом

Стартап Hylenr Technologies заявил об обнаружении 32 элементов после эксперимента с ядерным синтезом

ООН предупредила: глобальное потепление вскоре превысит критический порог в 1,5 °C

ООН предупредила: глобальное потепление вскоре превысит критический порог в 1,5 °C

Фотон от мощнейшего космического взрыва мог указать на нарушение законов Эйнштейна

Фотон от мощнейшего космического взрыва мог указать на нарушение законов Эйнштейна

Глубоководная рыба умеет ходить по дну задом наперед

Глубоководная рыба умеет ходить по дну задом наперед

Археологи раскрыли истинные причины каннибализма в неолитической Европе

Археологи раскрыли истинные причины каннибализма в неолитической Европе

Ученые выяснили, почему воспоминания не исчезают даже при потере связей в мозге

Ученые выяснили, почему воспоминания не исчезают даже при потере связей в мозге

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

В МГУ научились предсказывать разрушение вертолетных лопастей

В МГУ научились предсказывать разрушение вертолетных лопастей

Виртуальный мозг мухи научили торговать криптовалютой

Виртуальный мозг мухи научили торговать криптовалютой

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

NASA и IBM создали ИИ для поиска льда и неизвестных объектов на Луне

NASA и IBM создали ИИ для поиска льда и неизвестных объектов на Луне